成都信息工程學(xué)院電子系楊明欣溫度測量處理變送器設(shè)計(jì)據(jù)顯等從硬件和軟件兩方面進(jìn)行了闡述，并做了相應(yīng)的理論分析，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度巡回采集處理與變送功能。

　　石灰爐燒制石灰時(shí)要求得出爐內(nèi)點(diǎn)的平均溫度，了解各點(diǎn)的溫度值，對平均值及各測量點(diǎn)的溫度進(jìn)行報(bào)警處理，若某處的信號不正常傳感器損壞或斷線能及時(shí)報(bào)警并排除在數(shù)據(jù)處理之外。本系統(tǒng)可完成以上功能，并以f20mA形式變送遠(yuǎn)傳溫度平均值或比較高點(diǎn)的溫度。在該石灰爐內(nèi)有個(gè)檢測點(diǎn)分別放個(gè)熱電偶，這個(gè)熱電偶就是該系統(tǒng)的路輸入信號來源，利用該系統(tǒng)可測出點(diǎn)的溫度并把每點(diǎn)的溫度值送到面板顯。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框及人機(jī)界面系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框1.系統(tǒng)硬件部分主要由前端輸入電路0及04電路人機(jī)界面電路，及外圍電路組成。系統(tǒng)允許路信號輸入，用戶可以通過參數(shù)設(shè)定選擇輸入熱電偶類型，平時(shí)顯溫度平均值，操作者需要時(shí)可以按動面板上的按鍵查看任路信號的溫度。

　　路信號是獨(dú)立的，有路短路或斷線故障，不影響其它幾路信號的工作。儀具有超限報(bào)警功能及熱電偶斷線提功能。溫度平均值或溫度比較高的路信號變送為420，電流信號輸出。系統(tǒng)具有掉電保護(hù)功能，當(dāng)?shù)綦姇r(shí)，設(shè)定數(shù)據(jù)可以保存。此外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)有良好的人機(jī)界面，在控制顯面板上有兩排數(shù)碼管和個(gè)按鍵進(jìn)行系統(tǒng)工作的顯和參數(shù)的修改。

　　電路設(shè)計(jì)中沒有擴(kuò)展總線程序存儲器及10口，0的個(gè)并行口全作為普通10口使用，01及外圍電路都是標(biāo)準(zhǔn)用法，在此重點(diǎn)介紹有設(shè)計(jì)特色的人，及，電路和人機(jī)界面電路及電源電路。

　　數(shù)據(jù)采集電路與放大電路數(shù)據(jù)采集部分電路2所，系統(tǒng)共有7路模擬輸入信號，4路熱電偶信號輸入任1了1飛丁4，1路冷端補(bǔ)償信號，1路基準(zhǔn)信號，1路地信號伍，15.限流電阻和穩(wěn)壓管幾431產(chǎn)生2.5標(biāo)準(zhǔn)電壓，2，5V電壓加在10K，電阻和外接極管串聯(lián)支路上，構(gòu)成熱電偶的冷端補(bǔ)償電路，它是利用極管正向工作的電壓溫度特性測量冷端溫度?；鶞?zhǔn)信號利用2.5電壓和分壓電阻產(chǎn)生，因此采用了8選1多路模擬開關(guān)00405由單片機(jī)的，2.0尸2.12.2個(gè)引腳高低電平控制模擬通道的選擇。由于輸入熱電偶分度號由用戶設(shè)定，不同分度號信號大小不，故設(shè)計(jì)了由，7和4051山2組成的程控放大器，輸入信號經(jīng)放大后進(jìn)入隊(duì)經(jīng)采集處理后得出各路信號值。程控放大是利用單片機(jī)對4051控制，4051外接5個(gè)不同阻值的電阻，選擇不同的通道，同時(shí)也就選擇了不同的放大倍數(shù)。電路中個(gè)22上拉電阻完成熱電偶斷線檢測功能。

　　石灰爐內(nèi)4只熱電偶，作為系統(tǒng)的路mV信號輸入端。熱電偶信號被選通輸入后進(jìn)入程控放大電路，信號分度號不同則mV值的高低也不同，通過軟件選擇不同的放大倍數(shù)，使這些放大后的信號比較大值接近0的比較大允許值，以充分利用0資源，保證測量精度?，F(xiàn)以路信號的轉(zhuǎn)換計(jì)算為例說明，測量某路熱電偶輸入時(shí)依次采集外接熱電偶輸入毫伏值冷端補(bǔ)償極管電壓降基準(zhǔn)電壓及模擬地。從4，51的義2端輸入是己知電壓，并固化于程序中，000又分別是基準(zhǔn)零點(diǎn)及輸入熱電偶信號完成零點(diǎn)滿度的自校正，計(jì)算出值。由于1及地個(gè)信號經(jīng)過同樣的硬件輸入通道，硬件的離散性誤差及零點(diǎn)滿度漂移對者的影響相同，通過下面公式還可以校正零點(diǎn)放大倍數(shù)及人0各環(huán)節(jié)的誤差，從而保證系統(tǒng)的測量精度。

　　由于熱電偶，溫度間關(guān)系是非線性的，我們采用了折線法進(jìn)行非線性校正，通過分段非線性數(shù)據(jù)處理，可以算出對應(yīng)溫度，加上通過測量冷端補(bǔ)償極管電壓得出實(shí)際測量溫度，即，=+.同時(shí)由于熱電偶的原因，在測量端的電壓值被抵消了部分，這種情況造成的誤差影響較大，必須對它進(jìn)行冷端補(bǔ)償。因?yàn)闃O管在溫度變化時(shí)，其正向?qū)妷鹤兓€(wěn)定，為2mVC，因此我們采用極管測冷端溫度進(jìn)行補(bǔ)償，具體做法如下第步，在冷端補(bǔ)償輸入端輸入標(biāo)準(zhǔn)電壓7得到個(gè)人0采樣值然后再輸入標(biāo)準(zhǔn)電壓6再得到個(gè)0采樣值0兩者相減得到個(gè)值0，根據(jù)極管的特性，溫度每變化電壓變化2mV，我們輸入的第l個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號和第2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號相差為lOOmV，相當(dāng)于極管正向電壓變化100mV，對應(yīng)冷端溫度變化5就可以求出冷端溫度每變化時(shí)其對應(yīng)40值變化的系數(shù)=自控與測量0飛0，相對精度要求不高，因此設(shè)計(jì)產(chǎn)品批量生產(chǎn)時(shí)把該系數(shù)直接固化于程序中，當(dāng)把冷補(bǔ)極管1柬148接入輸入端后，據(jù)上面所述，可以根據(jù)該系數(shù)及冷端40采集值變化量的大小推算出冷端溫度變化的大小。

　　第步，在儀設(shè)置狀態(tài)輸入當(dāng)前環(huán)境溫度并及時(shí)測得極管1財(cái)148所在端電壓經(jīng)放大0轉(zhuǎn)換后的值，3，并將了0存儲到即1里面，以后儀處于工作狀態(tài)時(shí)實(shí)時(shí)地測出極管外轉(zhuǎn)換后的值，13，再把兩者相減得4，8±=0013，6 013除以以代每個(gè)的0采樣值的大小得到個(gè)溫度值差，然后加上設(shè)置環(huán)境溫度初值1得到實(shí)際冷端溫度=+了3.這種冷端補(bǔ)償有定誤差，當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，所測的實(shí)際冷端溫度將會跟隨變化，在定時(shí)期內(nèi)環(huán)境溫度的變化不大，因此它引起的誤差與熱電偶相比很小，可以忽略。但當(dāng)環(huán)境變化較大時(shí)，比如從冬天到夏天的變化，其變化為幾十?dāng)z氏度，如果冷補(bǔ)誤差大于1度，我們必須重新輸入基準(zhǔn)了1校正。

　　7135芯片組成，7135采用0.5基準(zhǔn)0號，模擬電壓輸入范圍為，1.17135采用動態(tài)掃描隊(duì)0碼輸出方式，7禮3157路選選擇器，使萬位數(shù)據(jù)輸出和其它的個(gè)標(biāo)志信號超量程欠量程極性輸出與扣0碼數(shù)據(jù)輸出0.0飛0.3條10口線，分時(shí)傳送通過05控制7禮8157的選擇端3乙實(shí)現(xiàn)，8輸入低電平時(shí)選擇輸出，輸入高電平時(shí)選擇18飛8輸出。因?yàn)槿f位數(shù)據(jù)只能輸出，或是個(gè)半位，所以，正好和0過量程1很欠量程和，正負(fù)極性位構(gòu)成位數(shù)據(jù)輸出，供單片機(jī)讀取。

　　控制面板電路該部分電路包括兩部分按鍵控制電路和顯電路。電路采用2乙07289作為核心芯片，通過個(gè)引腳與單片機(jī)連接，單片可完成動態(tài)顯掃描及按鍵查詢，節(jié)約了單片機(jī)10口硬件資源及時(shí)間資源。實(shí)際電路中2187289的片選接地，時(shí)鐘線0接2.7口，數(shù)據(jù)線010接，2.6口，鍵信號線此接2.5口。

　　開關(guān)電源電路本變送器采用，021型的電動單元組合儀2伙直流電源，這種供電方式的優(yōu)點(diǎn)是各單元省掉了電源電壓器，沒有工頻電源進(jìn)入單元儀，既解決了儀發(fā)熱問，也為儀的防爆提供了有利條件。

　　由于內(nèi)部需要±5，所以該系統(tǒng)采用了00開關(guān)電源，生成5和5，電壓。電源部分電路3.

　　電源電路采用的134063是種集成了變換主要功能電路的芯片，能完成升降壓和極性變換的功能，而且所需外接元件少。外輸入2扒電壓，經(jīng)過，34063電壓可以轉(zhuǎn)換為+5，而后，該電壓又經(jīng)過7660變成5電壓。

　　24V電壓可以同時(shí)供內(nèi)部f20mA輸出電路使用。電路工作電壓為5時(shí)比較大電流姑，為5時(shí)比較大電軟件設(shè)計(jì)主要有主程序，便。此1庫還提供大量有用的調(diào)試功能，這點(diǎn)在對運(yùn)行在部鏈路上的復(fù)雜通信協(xié)議進(jìn)行除錯(cuò)時(shí)有幫助。用1化151與采用51；31的38設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)，主機(jī)應(yīng)用程序使用此以函數(shù)建立與該設(shè)備的連接。然后應(yīng)用程序使用與設(shè)備交換數(shù)據(jù)。

　　另種選擇是把158作為種以太網(wǎng)絡(luò)來對待。具有在主機(jī)和設(shè)備端均可實(shí)現(xiàn)這種功能的模塊。由于1人，硬件既沒有可接入的串行端口也沒有種專用的網(wǎng)絡(luò)接口，因此，的內(nèi)碼轉(zhuǎn)換程序，運(yùn)算比較程序，讀寫24002子程序，查程序，功能鍵子程序等功能模塊。主程序流程主程序主要包括兩大分支，是編程狀態(tài)，是運(yùn)行狀態(tài)。

　　單片機(jī)首先進(jìn)行初始化，程序電進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)外，以后程序須判斷狀態(tài)標(biāo)志位，根據(jù)判斷結(jié)果程序進(jìn)入編程或運(yùn)行狀態(tài)。在運(yùn)行狀態(tài)下無法對各參數(shù)進(jìn)行編輯，只能從2扣02讀出各種運(yùn)行工作參數(shù)，巡回測量輸入信號，比較后通過零點(diǎn)滿度自校正處理，冷端補(bǔ)償計(jì)算，查處理得出各測量點(diǎn)溫度值。在該狀態(tài)下可通過鍵選擇顯測量報(bào)警故障信息等各種運(yùn)行參數(shù)。在編輯參數(shù)的狀態(tài)下系統(tǒng)不進(jìn)行測量，剛進(jìn)入編程狀態(tài)時(shí)要求輸入編程允許密碼，在輸入密碼正確的前提下，可核專門采用這種通信策略，在100此6讓。，對用58作物理媒介的虛構(gòu)以太網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行仿真。旦創(chuàng)建后，這網(wǎng)絡(luò)界面便被指定個(gè)1地址，否則作為通常的以太網(wǎng)硬件對待。旦，88主機(jī)連上后，6也模塊便能使38設(shè)備看到1時(shí)。6，如果存在廿6，1的話，1叩測其它1地址，甚至談?wù)撃兀?，斯8，七61陽釔和63.簡言之，任何在實(shí)際的以太網(wǎng)界面上運(yùn)行的應(yīng)用將不折不扣地在516也接口上得到實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗鼈儾荒芊直娉銎湔谑褂玫牟皇菍?shí)在的以太網(wǎng)硬件。

　　以通過鍵選擇設(shè)定各參數(shù)，并可通過個(gè)按鍵修改，存入24032中，停止按鍵操作5分鐘后不管是否按狀態(tài)鍵均自動轉(zhuǎn)入運(yùn)行狀態(tài)。

　　單片機(jī)在運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，上面位數(shù)碼管顯回路號，下面位數(shù)碼管分別顯對應(yīng)數(shù)據(jù)，可通過尺4鍵來切換顯不同的回路及其參數(shù)。其中回路號不同的路信號，平均值在第路顯。比較后，其中比較大的路及路平均值可以通過參數(shù)的設(shè)定選擇以20mA形式變送輸出。軟件確定4051與六了8此52相連路信號選擇電平，選擇的輸入信號經(jīng)程控4，51和運(yùn)放放大后，進(jìn)入1乩7135進(jìn)行六0轉(zhuǎn)換，由電壓信號轉(zhuǎn)化為800碼由萬位到個(gè)位，位地址輸出。利用轉(zhuǎn)換子程序把8碼轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)，比較后進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理得出溫度值，求出比較大值及平均值，并進(jìn)行報(bào)警及信號故障主機(jī)在1主機(jī)上，相應(yīng)的讓6抓606158內(nèi)核模塊稱為，161當(dāng)53.模塊得到安裝且設(shè)備的58連接建立完成時(shí)，131模塊便針對主機(jī)端內(nèi)核及用戶應(yīng)用創(chuàng)建個(gè)與實(shí)際硬件酷似的虛構(gòu)以太網(wǎng)界面，主機(jī)端應(yīng)用程序通過運(yùn)行設(shè)備1地址，1明測，可以檢查8設(shè)備的存在。如果，1叩測成功，設(shè)備便加上了。

　　1饑不再只是158主機(jī)使用，當(dāng)今它也是18設(shè)備的合適選擇，下的88通信是非常靈活和易用的。國鋤禾譯判別處理。國本節(jié)有刪節(jié)詳本刊網(wǎng)站1高海生，楊文煥主編。單片機(jī)及應(yīng)用技術(shù)大全0，成都西南交通大學(xué)出版社，1996 2王福瑞。單片微機(jī)測控設(shè)計(jì)大全0，北京北京航空航天大學(xué)出版社，1999 3沙占友。新型單片機(jī)開關(guān)電源出版社，2001 4候自林。過程控制與自動化儀福建仙游人，碩士，從事自動化控制及單片機(jī)控制技術(shù)科研教學(xué)工作。